NatNeurosci|复旦马兰组解密可卡因记忆中的印迹细胞

　　在1904年德国科学家Richard Semon利用 “印迹（engram）”这一专有名词来描述大脑中记忆的特点。印迹细胞在记忆中的作用越来越受到关注了。研究表明齿状回（DG）中的印迹细胞在特定场景中恐惧记忆提取过程中特定被激活。抑制或敲除印迹细胞可扰乱恐惧记忆的存储，而通过光化学或化学方法人工激活记忆印迹时，即便是在不相关的环境中也会诱发恐惧的表达。因此印迹细胞在记忆存储和提取过程中的关键作用。

　　系列证据表明神经回路中的印迹细胞之间的连接可能参与记忆的形成和恐惧记忆的提取。在恐惧条件下，内嗅皮层-DG-CA3回路中的印迹细胞与印迹细胞的连接是在恐惧训练中特定形成的。

　　2019年11月12日，复旦大学脑科学研究院马兰课题组在Nature Neuroscience杂志上发表长文A ventral CA1 to nucleus accumbens core engram circuit mediates conditioned place preference for cocaine，利用可卡因相关的条件位置偏好实验揭示印迹细胞环路在记忆中的关键作用。

　　研究人员通过腹腔注射可卡因建立奖赏线索相关的记忆，训练小鼠形成位置偏好，通过这种训练使小鼠即便是没有可卡因这种奖赏也会出现位置偏好。通过cre-loxp系统使小鼠在可卡因训练期激活的神经元标上c-fos绿色荧光，结果发现在NAc（伏隔核）、BLA、前额叶皮层、VCA1等脑区发现绿色荧光，表明这些脑区被激活。再次暴露在环境中后小鼠的NAc的core亚区（ AcbC ）和VCA1脑区出现表达绿色c-fos的神经元与红色c-fos神经元共标，这些共标的神经元就是印迹细胞。这两个脑区的印迹细胞是否参与可卡因依赖的位置偏好相关的记忆提取？研究人员进一步利用化学遗传学技术分别抑制这两个脑区印迹细胞的活性，结果发现这些小鼠并不能像正常小鼠那样出现对可卡因奖赏相关的记忆表达（图1）。逆行病毒示踪实验发现NAc的core亚区接收来自prl、BLA、vCA1、VTA（腹侧被盖区）的投射。光抑制vCA1-AcbC（vCA1区印迹细胞投射到NAc的core亚区的纤维）后小鼠也并不能出现对可卡因奖赏相关的记忆表达。这些结果表明vCA1-AcbC对于可卡因的相关记忆的提取是必要的。

图1 AcbC 和VCA1脑区印迹细胞参与可卡因依赖的条件位置偏好

　　研究人员进一步认为vCA1区印迹细胞可能参与可卡因配对的情景记忆，而AcbC印迹细胞编码可卡因的奖赏信息，令人意外的使，他们发现抑制vCA1区印迹细胞活性后小鼠的记忆提取过程受损，给与可卡因可以逆转这种受损。光遗传学或化学遗传学激活AcbC印迹细胞后可诱导小鼠进行可卡因奖赏相关的位置偏好行为。这些结果表明AcbC印迹细胞参与位置偏好行为的记忆提取。

　　在AcbC中主要存在多巴氨Ⅰ型(D1)受体和多巴氨Ⅱ型(D2)受体神经元，那么究竟是哪种类型的印迹细胞参与上述行为？研究人员同样采用逆行示踪技术发现在AcbC中D1神经元接受来自vCA1的纤维投射要比D2神经元要多一些。此外，大约79%的AcbC印迹细胞是D1神经元。化学激活D1神经元后可促进小鼠的位置偏好行为，激活D2神经元后记忆提取过程受损。进一步利用电生理记录脑片发现可卡因奖赏相关的位置偏好训练可增加AcbC中D1神经元的微小兴奋性突触后电流，而对D1神经元几乎没有影响。

　　vCA1-AcbC这条印迹细胞环路究竟怎么影响可卡因相关的记忆提取的?研究人员进一步结合全细胞膜片钳技术分别检测光诱发的兴奋性突触后电流配对脉冲比值(paired-pulse ratio,PPR)和光诱发的AMPAR/NMDAR比值(AMPAR/NMDA ratio),前者检测vCA1投射至AcbC的突触前释放是否发生了改变，后者检测该环路突触后AMPAR和NMDAR的相对变化。结果发现光诱发的PPR和MPAR/NMDA ratio在AcbC 中D1印迹神经元（既是D1神经元，也是印迹细胞）和D1非印迹神经元中并没有差异，D2神经元也是类似结果。这就表明vCA1投射至AcbC的D1印迹神经元突触前谷氨酸释放与D1非印迹神经元类似，但是D1印迹神经元的谷氨酸受体特异性增强。

　　总的来说，本文从全新的角度揭示了一条特殊的vCA1-AcbC印迹细胞神经环路，在这条通路中vCA1编码不同的情景相关的记忆， AcbC储存可卡因奖赏相关的记忆。vCA1印迹细胞与AcbC中的D1印迹神经元形成特定的加强的连接，而这种突触后连接加强对于记忆提取至关重要。